Robotic Assistance and Haptic Feedback in Arthroscopic Procedures: Design and Preliminary Evaluation of a Two-Arm System
Notice bibliographique
Résumé
Robot-assisted arthroscopic surgery has been receiving growing attention in the field of orthopedic surgery. Most of the existing robot-assisted surgical systems in orthopedics place more focus on open surgery than minimally invasive surgery (MIS). In traditional arthroscopic surgery, the surgeon needs to hold an arthroscope with one hand while performing the surgical operations with the other hand, which can restrict the dexterity of the surgical performance and increase the cognitive load. On the other hand, the surgeon heavily relies on the arthroscope view when conducting the surgery, whereas the arthroscope view is a largely localized view and lacks depth information. To assist the surgeon in both scenarios, in this work, we develop a two-arm robotic system. The left-arm robot is used as a robot-assisted arthroscope holder, and it can hold the arthroscope still at a designated pose and reject all other potential disturbances, while also allowing the operator to move it via a pedal switch whenever needed. The left-arm robot is implemented with an impedance controller and a gravity iterative learning (Git) scheme, where the former can provide compliant robot behavior, thus ensuring a safe human–robot interaction, while the latter can accurately learn for gravity compensation. The right-arm robot is used as a robot-assisted surgical tool, providing virtual fixture (VF) assistance and haptic feedback during the surgery. The right-arm robot is implemented with a point-based VF algorithm, which can generate VF directly from point clouds in any shape, render force feedback, and deliver it to the operator. Furthermore, the VF, the bone, and the surgical tool position are visualized in a 3D digital environment as additional visual feedback for the operator. A series of experiments are conducted to evaluate the effectiveness of the prototype. The results demonstrate that both arms can provide satisfactory assistance as designed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».